JP2021057805A - 弾性波デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
図1乃至図11は、本発明の実施の形態の弾性波デバイスを示している。
図1に示すように、弾性波デバイス10は、バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、圧電基板11と電極12と音響多層膜13と保持基板14とを有している。
弾性波デバイス10は、低音響インピーダンス膜13aと高音響インピーダンス膜13bとが交互に連続して積層された音響多層膜13の、各低音響インピーダンス膜13aおよび各高音響インピーダンス膜13bのうち、少なくとも3層の厚みを、バルク波の0.09波長〜0.239波長にすることにより、基本モード(0次)を励振したとき、3.5GHz以上の高周波数帯で、大きいインピーダンス比を得ることができる。これにより、減衰特性が急峻で低挿入損失であるという良好な特性を得ることができる。また、圧電基板11の上下に空洞を必要としないため、3.5GHz以上の高周波数帯でも、十分な機械的強度を保つことができる。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、LT基板の圧電基板11を用いて、音響多層膜13の各層の平均厚さを変えたときの、厚み縦振動の基本モードの周波数特性およびインピーダンス比を求めた。圧電基板11を、厚み0.7μmの(0°、130°、ψ)LT基板とした。圧電基板11の他方の表面、すなわち音響多層膜13とは反対側の面に設けられた電極12(以下では、「上部電極」という)を、Al電極(厚み50nm)とした。また、圧電基板11と音響多層膜13との間の電極12(以下では、「下部電極」という)も、Al電極(厚み50nm)とした。音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを6層積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、LT基板の圧電基板11を用いて、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図3(b)に示す結果から、圧電基板11を(0°、74°、ψ)LT基板(厚み0.7μm)とし、上部電極12および下部電極12をAl電極(厚み50nm)とし、音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを交互に6層積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、LT基板の圧電基板11を用いて、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図3(b)に示す結果から、圧電基板11を(0°、130°、ψ)LT基板(厚み0.7μm)とし、上部電極12および下部電極12をAl電極(厚み50nm)とし、音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを交互に6層積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、圧電基板11を(0°、θ、ψ)LN基板(厚み0.7μm)として、基本モードの厚みすべり振動(shear)と厚み縦振動(longitudinal)の、帯域(Bandwidth)およびインピーダンス比(Impedance ratio)θ依存性を求め、それぞれ図7(a)および(b)に示す。ここで、上部電極12および下部電極12をAl電極(厚み50nm)とし、音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを交互に6層積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。また、音響多層膜13の各層の平均厚さを、0.19波長とした。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、LN基板の圧電基板11を用いて、厚みすべり振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図7(b)に示す結果から、圧電基板11を(0°、75°、ψ)のLN基板(厚み0.7μm)とし、上部電極12および下部電極12をAl電極(厚み50nm)とし、音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを交互に6層積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、LN基板の圧電基板11を用いて、厚み縦振動の基本モードのインピーダンス比を求めた。図7(b)に示す結果から、圧電基板11を(0°、126°、ψ)LN基板(厚み0.7μm)とし、上部電極12および下部電極12をAl電極(厚み50nm)とし、音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを交互に6層積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。
図1(a)および(b)に示す弾性波デバイス10について、音響多層膜13の各層の平均厚さを0.19波長にしたときの、音響多層膜13の層数とインピーダンス比との関係を求めた。ここで、上部電極12および下部電極12をAl電極(厚み50nm)とし、音響多層膜13を、Al膜の低音響インピーダンス膜13aとW膜の高音響インピーダンス膜13bとを交互に積層したものとし、保持基板14をSi基板とした。また、圧電基板11の厚みは、0.7μmとした。
11 圧電基板
12 電極
13 音響多層膜
13a 低音響インピーダンス膜
13b 高音響インピーダンス膜
14 保持基板
Claims (10)
- 圧電基板と、
前記圧電基板に接するよう設けられた電極と、
前記圧電基板および/または前記電極に接するよう設けられた音響多層膜とを有し、
バルク波の共振特性のうちの基本モードを利用するよう構成されており、
前記音響多層膜は、低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に連続して3層以上20層以下で積層されており、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、少なくとも3層の厚みが、前記バルク波の0.09波長〜0.239波長であることを
特徴とする弾性波デバイス。 - 前記音響多層膜の各低音響インピーダンス膜および/または各高音響インピーダンス膜は、Mg合金、SiO2、Al、Y、Si、Ge、Ti、ZnO、SixNy(ここで、xおよびyは正の実数)、AlN、ZrO2、SiC、Al2O3、Ag、Hf、TiO2、Ni、Cr、Au、Ta、Mo、Pt、W、およびCuのうちの少なくとも1つを含む膜、または、これらのうちの少なくとも1つを含む合金、化合物、ホウ化物、臭化物、フッ化物、塩化物、硫化物、酸化膜、窒化膜、炭化膜、ヨウ化膜、もしくはこれらを含む化合物から成ることを特徴とする請求項1記載の弾性波デバイス。
- 前記音響多層膜は、[(各高音響インピーダンス膜の音響インピーダンス)/(各低音響インピーダンス膜の音響インピーダンス)]の値の平均値が、1.5〜10.2であることを特徴とする請求項1または2記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板は、LiNbO3、LiTaO3、Li2B4O7、またはランガサイトの単結晶から成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板は、LiTaO3結晶から成り、オイラー角が(0°±5°、59°〜97°、0°〜180°)および(90°±5°、90°±5°、0°〜180°)のいずれか一方、または、これらのいずれか一方と結晶学的に等価なオイラー角であり、
前記圧電基板の厚みすべり振動を利用するよう構成されていることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弾性波デバイス。 - 前記圧電基板は、LiTaO3結晶から成り、オイラー角が(0°±5°、94°〜145°、0°〜180°)、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、
前記圧電基板の厚み縦振動を利用するよう構成されていることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弾性波デバイス。 - 前記圧電基板は、LiNbO3結晶から成り、オイラー角が(0°±5°、62°〜99°、0°〜180°)および(90°±5°、90°±5°、0°〜180°)のいずれか一方、または、これらのいずれか一方と結晶学的に等価なオイラー角であり、
前記圧電基板の厚みすべり振動を利用するよう構成されていることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弾性波デバイス。 - 前記圧電基板は、LiNbO3結晶から成り、オイラー角が(0°±5°、104°〜140°、0°〜180°)、またはこれと結晶学的に等価なオイラー角であり、
前記圧電基板の厚み縦振動を利用するよう構成されていることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の弾性波デバイス。 - 前記音響多層膜は、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、少なくとも3層の厚みが、前記バルク波の0.12波長〜0.22波長であることを特徴とする請求項1、2、3、5または6記載の弾性波デバイス。
- 前記音響多層膜は、各低音響インピーダンス膜および各高音響インピーダンス膜のうち、少なくとも3層の厚みが、前記バルク波の0.115波長〜0.215波長であることを特徴とする請求項1、2、3、7または8記載の弾性波デバイス。
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